数控加工工艺设计1

1、第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计目录3.1数控车削加工工艺设计一、数控车床的加工对象二、数控车削加工工艺性分析三、数控车削刀具的选用四、加工工艺路线的确定五、加工工艺参数的确定3.2数控铣削加工工艺设计一、数控铣床及加工中心的加工对象二、数控铣削加工工艺性分析三、数控铣床及加工中心刀具系统四、加工工艺路线的确定五、加工工艺参数的确定第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计概述数控机床的加工工艺与普通机床加工工艺要复杂得多。数控机床的加工工艺与普通机床加工工艺要复杂得多。在数控加工前，要将在数控加工前，要将机床的运动过程

2、机床的运动过程、零件的工艺特点零件的工艺特点、刀具的形状刀具的形状、切削用量和走刀路线切削用量和走刀路线等都要编入程序。等都要编入程序。数控加工工艺设计的主要内容：1 1、根据零件的特征，选择数控加工机床。、根据零件的特征，选择数控加工机床。2 2、分析零件加工工艺，确定零件的装夹方式。、分析零件加工工艺，确定零件的装夹方式。3 3、选择加工刀具。、选择加工刀具。4 4、确定走刀路线。、确定走刀路线。5 5、确定数控加工工艺参数。、确定数控加工工艺参数。6 6、编写数控加工工艺卡。、编写数控加工工艺卡。第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计3.1数控车削加工

3、工艺设计一、数控车床的加工对象数控车床典型加工类别 车外圆 车端面 钻孔/铰孔/攻螺纹 切槽 切断车内孔/镗孔车型面车螺纹车锥面第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计一、数控车床的主要加工对象1、精度要求高的回转体零件高精度的机床主轴高精度的机床主轴高速电机主轴高速电机主轴加工尺寸精度高达加工尺寸精度高达0.001mm0.001mm或更小，特种精密数控车床可或更小，特种精密数控车床可加工出几何轮廓精度高达加工出几何轮廓精度高达0.0001mm0.0001mm、表面粗糙度、表面粗糙度RaRa达达0.02m0.02m的零件。的零件。第三章数控加工工艺设计3.1数

4、控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计2、表面形状复杂的回转体零件第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计3.带特殊螺纹的回转体零件滚珠丝杠滚珠丝杠车削变（增车削变（增/ /减）螺距螺纹、要求等螺距与变螺距之间平滑减）螺距螺纹、要求等螺距与变螺距之间平滑过渡的螺纹，以及高精度的模数螺旋零件（如圆柱、圆弧蜗杆）过渡的螺纹，以及高精度的模数螺旋零件（如圆柱、圆弧蜗杆）和端面（盘形）螺旋零件等。和端面（盘形）螺旋零件等。 第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计主要内容按按工工艺艺方方法法分分（）有自动装卸机械手的六轴（）有自

5、动装卸机械手的六轴数控车床数控车床4.4.以特殊方式加工的零件以特殊方式加工的零件(1)双主轴双刀架六轴数控车床双主轴双刀架六轴数控车床第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计二、数控车削加工工艺性分析制定工艺方案之前必须要先分析零件图样，它直接影响零制定工艺方案之前必须要先分析零件图样，它直接影响零件加工程序的编制及加工结果。工艺分析主要有件加工程序的编制及加工结果。工艺分析主要有:1、零件的结构工艺性分析、零件的结构工艺性分析 零件的结构工艺性是指零件对加工方法的适应性，即所设零件的结构工艺性是指零件对加工方法的适应性，即所设计的零件结构应便于加工成型，如

6、工件的装夹、对刀、测量等计的零件结构应便于加工成型，如工件的装夹、对刀、测量等等。等。结构工艺性不好会使加工困难，浪费材料和工时，有时甚结构工艺性不好会使加工困难，浪费材料和工时，有时甚至无法加工。所以应该对零件的结构进行工艺性审查。如图至无法加工。所以应该对零件的结构进行工艺性审查。如图3.5 所示，所示，图图 b所示结构工艺性较好所示结构工艺性较好。（a a）不合理（）不合理（b b）合理）合理图图3.53.5结构工艺性示例结构工艺性示例 第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计2 2、零件轮廓几何要素分析、零件轮廓几何要素分析手工编程时要计算基点手工编程

7、时要计算基点( (图纸中，基本线型的交点图纸中，基本线型的交点) )坐标，自坐标，自动编程中要对零件轮廓进行动编程中要对零件轮廓进行CADCAD造型。造型。 因此，在分析零件图时，要分析几何元素的给定条件是否充因此，在分析零件图时，要分析几何元素的给定条件是否充分。分。由于设计等多方面的原因，可能会在图样上出现加工轮廓的由于设计等多方面的原因，可能会在图样上出现加工轮廓的条件不充分，或条件不充分，或尺寸缺陷，将增加了编程的难度，有的甚至无法尺寸缺陷，将增加了编程的难度，有的甚至无法编程。编程。 （a a） （b b） 图图3.63.6几何要素的缺陷几何要素的缺陷 如图如图3.6a3.6a所示的

8、圆弧所示的圆弧R10R10与斜线的关系要求为相切，但经计与斜线的关系要求为相切，但经计算后却为相交关系。算后却为相交关系。又如图又如图3.6b3.6b所示，图样上给定几何条件自所示，图样上给定几何条件自相矛盾，图上标出的各段长度之和不等于其总长。相矛盾，图上标出的各段长度之和不等于其总长。第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计3 3、精度及技术要求分析、精度及技术要求分析（1 1）分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理。）分析精度及各项技术要求是否齐全、是否合理。 （2 2）若本工序的数控车削加工精度达不到要求（可采取磨）若本工序的数控车削加工精度达不到要

9、求（可采取磨削），则应给后续工序留有加工余量；削），则应给后续工序留有加工余量； （3 3）数控编程时，常取零件尺寸的数控编程时，常取零件尺寸的“中值中值”，如图，如图3.73.7所所示示。 （a a）（）（b b）图图3.73.7零件精度分析零件精度分析 （4 4）分析图样上的形状和位置公差要求。）分析图样上的形状和位置公差要求。（5 5）分析表面粗糙度要求。）分析表面粗糙度要求。 （6 6）分析零件材料与热处理要求。）分析零件材料与热处理要求。以上分析的目的是：以上分析的目的是：划分加工阶段和选择加工方法划分加工阶段和选择加工方法( (如如: :粗车粗车 半半精车精车 精车或磨削等精车或磨

10、削等) )以及选择夹具与刀具等。以及选择夹具与刀具等。 第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计4 4、定位和装夹、定位和装夹（1 1）定位基准的选择）定位基准的选择 1 1）粗基准的选择原则是：）粗基准的选择原则是：如图如图3.93.9，同时有加工表面和不加工表面时，为保证工件，同时有加工表面和不加工表面时，为保证工件的壁厚均匀，的壁厚均匀，应选择不加工表面外圆为粗基准应选择不加工表面外圆为粗基准；有多个不加工表；有多个不加工表面，应选择其中与加工表面相互位置要求高的表面为粗基准。面，应选择其中与加工表面相互位置要求高的表面为粗基准。如图如图3.103.10

11、，几处毛面均要加工时，几处毛面均要加工时，应以余量小的表面为粗应以余量小的表面为粗基准基准，图，图3.103.10选选 5555；若要保证某重要表面余量均匀，则以该表；若要保证某重要表面余量均匀，则以该表面为粗基准面为粗基准 。作为粗基准的表面应尽量平整，不应有飞翅、浇口、冒口作为粗基准的表面应尽量平整，不应有飞翅、浇口、冒口及其他缺陷，这样可减少定位误差，并使零件夹紧可靠。及其他缺陷，这样可减少定位误差，并使零件夹紧可靠。除第一道工序采用粗基准外（同一尺寸方向上），其余工除第一道工序采用粗基准外（同一尺寸方向上），其余工序都应使用精基准，如图序都应使用精基准，如图3.113.11，只能用，只

12、能用30(30(毛面毛面) )定位一次定位一次 。 图图3.93.9图图3.103.10图图3.113.11数铣工艺设计第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计2 2）精基准的选择）精基准的选择 主要从保证工件的位置精度和装夹方便这两方面来考虑。主要从保证工件的位置精度和装夹方便这两方面来考虑。其选择原则是：其选择原则是：基准重合原则：基准重合原则：可避免基准不重合而产生的定位误差。可避免基准不重合而产生的定位误差。基准统一原则：基准统一可避免或减少因基准转换而带基准统一原则：基准统一可避免或减少因基准转换而带来的加工误差，有利于保证工件各加工表面的位置精度，

13、并可来的加工误差，有利于保证工件各加工表面的位置精度，并可以简化夹具的设计和制造。以简化夹具的设计和制造。自为基准原则：自为基准原则：有时精加工或光整加工工序要求余量小有时精加工或光整加工工序要求余量小且均匀，则应以加工表面本身作为定位基准，称为自为基准原且均匀，则应以加工表面本身作为定位基准，称为自为基准原则。则。如拉孔、铰孔、研磨、无心磨如拉孔、铰孔、研磨、无心磨等。等。互为基准原则：互为基准原则：当被加工工件上有两个相互位置精度要当被加工工件上有两个相互位置精度要求很高的表面时，采用这两个表面互相作为定位基准，反复加求很高的表面时，采用这两个表面互相作为定位基准，反复加工另一表面，称为互

14、为基准。工另一表面，称为互为基准。互为基准可使两加工表面间获得互为基准可使两加工表面间获得较高的相互位置精度较高的相互位置精度，且加工余量小而均匀。如加工精密齿轮，且加工余量小而均匀。如加工精密齿轮的的磨齿磨齿工序，先以齿面为定位基准磨内孔；然后以孔为定位基工序，先以齿面为定位基准磨内孔；然后以孔为定位基准磨齿面，这样不仅使加工余量均匀，并能保证齿面与孔之间准磨齿面，这样不仅使加工余量均匀，并能保证齿面与孔之间较高的相互位置精度。较高的相互位置精度。精基准选择应保证工件定位准确、装夹方便精基准选择应保证工件定位准确、装夹方便。第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工

15、艺设计（2 2）夹具的选用）夹具的选用 数控车床夹具数控车床夹具有二大类：轴类有二大类：轴类工件的夹具和工件的夹具和盘类盘类工件的夹具。工件的夹具。 数控车床上常用的夹具：数控车床上常用的夹具：通用三爪自定心卡盘，四爪单动卡通用三爪自定心卡盘，四爪单动卡盘，液压、电动及气动等自动控制夹具；盘，液压、电动及气动等自动控制夹具； 1 1）用于轴类工件的夹具：自动夹紧拨动卡盘）用于轴类工件的夹具：自动夹紧拨动卡盘( (图图3.123.12 ) )、拨齿顶、拨齿顶尖尖( (图图3.133.13 ) ) 、三爪拨动卡盘和快速可调万能卡盘等。、三爪拨动卡盘和快速可调万能卡盘等。 1坯件 2顶尖 3套筒 4

16、杠杆 5支撑销 6弹簧 7锥杯 1 2 3 4 5 6 7 1 2 3 4 5 （b） 1壳体 2顶尖 3止退环 4螺钉 5拨齿套 （a） 图图3.123.12自动夹紧拨动卡盘图自动夹紧拨动卡盘图3.133.13拨齿顶尖结构图拨齿顶尖结构图 第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计2 2）用于盘类工件的夹具这类夹具适用于无尾座卡盘式数）用于盘类工件的夹具这类夹具适用于无尾座卡盘式数控车床，主要有可调卡爪式卡盘和快速可调卡盘。控车床，主要有可调卡爪式卡盘和快速可调卡盘。 图图3.143.14可调卡爪式卡盘图可调卡爪式卡盘图3.153.15快速可调卡盘快速可调卡盘

17、 1卡爪 2基体卡座 3差动螺杆 1 2 3 1壳体 2基体 3螺杆 4钢球 5卡爪 6基体卡座 1 2 3 6 5 4 第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计三、数控车削刀具的选用数控加工对刀具的要求数控加工对刀具的要求1 1）刚度好、强度高，以适应粗加工时的大切深和快速进给要求）刚度好、强度高，以适应粗加工时的大切深和快速进给要求2 2）高精度，以适应数控加工的精度和自动换刀要求）高精度，以适应数控加工的精度和自动换刀要求3 3）较高的可靠性和耐用度，保证加工质量和提高生产率）较高的可靠性和耐用度，保证加工质量和提高生产率4 4）具有好的断屑和排屑性能）

18、具有好的断屑和排屑性能, ,保证机床正常运转保证机床正常运转5 5）安装调整方便）安装调整方便1、数控加工对刀具的要求第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计数控加工刀具的基本特征数控加工刀具的基本特征 数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和数控加工刀具必须适应数控机床高速、高效和自动化程度高的特点。自动化程度高的特点。 一般包括：通用刀具、通用连接刀柄及少量专一般包括：通用刀具、通用连接刀柄及少量专用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因用刀柄。刀柄要联接刀具并装在机床动力头上，因此数控刀具已逐渐标准化和系列化。此数控刀具已逐渐标准化和系列化。第三章数

19、控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计 2、数控刀具的分类按照刀具结构分：整体式：钻头、立铣刀等镶嵌式：包括刀片采用焊接和机夹式机夹式特殊形式：复合式、减振式等 机夹式又机夹式又分为不转位和分为不转位和可转位二种，可转位二种，可转位刀具得可转位刀具得到广泛应用，到广泛应用，数量上已达到数量上已达到整个数控刀具整个数控刀具的的30%30%40%40%，金属切除率占金属切除率占总数的总数的80%80%90%90%。第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计数控刀具的分类按照刀具材料分：高速钢刀具 硬质合金刀具 金刚石刀具 其他：立方氮化硼

20、、陶瓷刀具等 第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计 数控刀具的分类按照切削工艺分：车削刀具：外圆、内孔、螺纹、成形车刀等铣削刀具：面铣刀、立铣刀、螺纹铣刀等钻削刀具：钻头、铰刀、丝锥等镗削刀具：粗镗刀、精镗刀等车削刀具图片钻削刀具图片镗削刀具图片铣削刀具图片第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计 3、刀具材料选择切削刀具材料的硬度和韧性切削刀具材料的硬度和韧性 1923年发明的硬质合金(WC-Co)，其后因添加了TiC、TaC而改善了耐磨性，1969年开发了CVD技术，使涂层硬质合金快速普及。自1974年起，开发了 Ti

21、C-TiN系金属陶瓷对于金属切削用刀具材料，一般有硬度、强度、红硬性、对于金属切削用刀具材料，一般有硬度、强度、红硬性、导热性等指标要求。其中硬度和强度是二项极其重要的指标，导热性等指标要求。其中硬度和强度是二项极其重要的指标，理想的刀具材料当然是硬度、强度兼备。因此理想的刀具材料当然是硬度、强度兼备。因此，数控加工中数控加工中,刀刀具材料应用最多的是硬质合金和涂层硬质合金刀具。具材料应用最多的是硬质合金和涂层硬质合金刀具。 第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计 刀具材料选择1）高速钢刀具红硬温度：红硬温度：6006000 0C C硬度：硬度：63-70H

22、RC63-70HRC 高速钢高速钢(HSS(HSS，钢中含较多的钨、铬、铂、钡，钢中含较多的钨、铬、铂、钡钒等合金元素钒等合金元素) )刀具过去曾经是切削工具的主流，刀具过去曾经是切削工具的主流，随着数控机床等现代制造设备的广泛应用，大力开随着数控机床等现代制造设备的广泛应用，大力开发了各种涂层和不涂层的高性能、高效率的高速钢发了各种涂层和不涂层的高性能、高效率的高速钢刀具，高速钢在强度、韧性、热硬性及工艺性等方刀具，高速钢在强度、韧性、热硬性及工艺性等方面有着优良的综合性能。高速钢刀具面有着优良的综合性能。高速钢刀具在形状复杂的刀具制造中，特别是切齿刀具、拉刀制造中仍有较大的比重。 高速钢刀

23、具因其切削效率低，所以在其他类型的刀具中已被硬质合金刀具所替代。第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计刀具材料选择2）硬质合金刀具）硬质合金刀具红硬温度：红硬温度：10000C硬度：硬度：7882HRC或或13001800HV1)普普通硬通硬质合质合金金2)新新型硬型硬质合质合金金超细晶粒超细晶粒硬质合金硬质合金涂层硬涂层硬质合金质合金金属陶瓷金属陶瓷粒径在粒径在1m1m以下，这种材料具有以下，这种材料具有硬度高、韧性好、切削可靠性硬度高、韧性好、切削可靠性高等优异性能高等优异性能保持了普通硬质合金机体的强度保持了普通硬质合金机体的强度和韧性，又使表面有很高

24、的硬度和韧性，又使表面有很高的硬度和耐磨性和耐磨性TiC(N)TiC(N)基硬质合金，其性能介于基硬质合金，其性能介于陶瓷和硬质合金之间陶瓷和硬质合金之间由碳化物组成由碳化物组成（WC、TiC、TaC、NbC等）等）第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计硬质合金的分类和标志硬质合金的分类和标志硬质合金的分类和标志P类类蓝色蓝色（包括包括P01P50)系高合金化的硬质合系高合金化的硬质合金牌号。这类合金主要用于加工长切屑的黑金牌号。这类合金主要用于加工长切屑的黑色金属色金属(硬度高硬度高，韧性差，韧性差)黄色黄色（包括（包括M10M40）系中合金化的硬质）系中

25、合金化的硬质合金牌号。这类合金为通用型，适于加工长合金牌号。这类合金为通用型，适于加工长切屑或短切屑的黑色金属及有色金属切屑或短切屑的黑色金属及有色金属(中硬中硬)按国际标准按国际标准ISO分类，分类，三大类，分别用三大类，分别用P、M、K表示表示 ，有颜色标志。有颜色标志。M类类K类类红色红色（包括（包括K10K40）系单纯）系单纯WC的硬质合的硬质合金牌号。主要用于加工短切屑的黑色金属、金牌号。主要用于加工短切屑的黑色金属、有色金属及非金属材料有色金属及非金属材料(韧性好，韧性好，硬度差硬度差)第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计 国标硬质合金牌号相近

26、ISO牌号国标硬质合金牌号相近ISO牌号国标硬质合金牌号相近ISO牌号YG3K01YT30P01YW1M10YG6K20YT15P10YW2M20YG8K30YT14P20YT5P30我国部分硬质合金牌号与我国部分硬质合金牌号与ISOISO硬质合金牌号对照表硬质合金牌号对照表 第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计 刀具材料选择3）陶瓷刀具）陶瓷刀具红硬温度：红硬温度：14500C硬度硬度:78HRCn不仅能对高硬度材料进行粗、精加工，也可进行铣削、刨削、不仅能对高硬度材料进行粗、精加工，也可进行铣削、刨削、断续切削和毛坯拔荒粗车等冲击力很大的加工；断续切削

27、和毛坯拔荒粗车等冲击力很大的加工；n可加工传统刀具难以加工或根本不能加工的高硬材料；可加工传统刀具难以加工或根本不能加工的高硬材料；n刀具耐用度比传统刀具高几倍甚至几十倍，减少了加工中的刀具耐用度比传统刀具高几倍甚至几十倍，减少了加工中的换刀次数；换刀次数；n可进行高速切削或实现可进行高速切削或实现“以车、铣代磨以车、铣代磨”，切削效率比传统，切削效率比传统刀具高刀具高3-103-10倍。倍。有：氧化铝有：氧化铝Al2O3、氮化硅氮化硅si2N4等等第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计刀具材料选择4）超硬刀具）超硬刀具 是指比陶瓷材料更硬的刀具材料是指比陶

28、瓷材料更硬的刀具材料。包括：单晶金刚石、聚。包括：单晶金刚石、聚晶金刚石晶金刚石( (PCDPCD) )、聚晶立方氮化硼、聚晶立方氮化硼( (PCBNPCBN) )和和CVDCVD金刚石金刚石( (是低压是低压下人造的下人造的) )等。超硬刀具主要是以金刚石和立方氮化硼为材料等。超硬刀具主要是以金刚石和立方氮化硼为材料制作的刀具，其中以人造金刚石复合片制作的刀具，其中以人造金刚石复合片(PCD)(PCD)刀具及立方氮化刀具及立方氮化硼复合片硼复合片(PCBN)(PCBN)刀具占主导地位。许多切削加工概念，如绿刀具占主导地位。许多切削加工概念，如绿色加工、以车代磨、以铣代磨、硬态加工、高速切削、

29、干式色加工、以车代磨、以铣代磨、硬态加工、高速切削、干式切削等都因超硬刀具的应用而兴起，故超硬刀具已成为切削切削等都因超硬刀具的应用而兴起，故超硬刀具已成为切削加工中不可缺少的重要工具。加工中不可缺少的重要工具。 1)立方氮化硼：立方氮化硼：红硬温度红硬温度15000C ， 硬度硬度:73009000HV2)人造金刚石人造金刚石: 红硬温度红硬温度8000C ， 硬度硬度:5000HV3)天然金刚石天然金刚石: 红硬温度红硬温度8000C ， 硬度硬度:10000HV特别提醒：金刚石中的特别提醒：金刚石中的C与铁的亲和力强，不能加工黑色金属与铁的亲和力强，不能加工黑色金属第三章数控加工工艺设计

30、3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计4.数控车削刀具的选用数控车削刀具的选用数控车削刀具的分类数控车削刀具的分类按照按照车刀车刀刀尖刀尖形状形状分分尖形车刀尖形车刀圆弧形车刀圆弧形车刀成形车刀成形车刀外圆车刀外圆车刀端面车刀端面车刀车车/断槽刀断槽刀内孔车刀内孔车刀螺纹车刀螺纹车刀成形车刀成形车刀按用按用途分途分 145弯头车刀 290外圆车刀 3外螺纹车刀 475外圆车刀 5成形车刀 690左切外圆车刀 7车槽刀(切断刀) 8内孔车槽刀 9内螺纹车刀 10不通孔车刀 11通孔车刀 数控车削刀具类型数控车削刀具类型 右偏外圆车刀右偏外圆车刀：刀具从右到左车削工件外圆。刀具从右到

31、左车削工件外圆。左偏外圆车刀：刀具从左到右车削工件外圆。左偏外圆车刀：刀具从左到右车削工件外圆。第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计 可转位车刀的选用刀片的夹紧方式刀片的夹紧方式各种夹紧方式是为各种夹紧方式是为适用于不同的应用适用于不同的应用范围设计的。为了范围设计的。为了帮助您选择具体工帮助您选择具体工序的最佳刀具，按序的最佳刀具，按照适合性对它们分照适合性对它们分类，适合性有类，适合性有1-3个等级，个等级，3为最佳为最佳选择。选择。山特车刀的夹紧方式选择山特车刀的夹紧方式选择第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计

32、可转位车刀的选用刀片形状的选择刀片形状的选择正型（前角）刀片：正型（前角）刀片：对于内轮廓加工，小型机床加工，工艺系统刚性较差和工件结构形状较复杂应优先选择正型刀片。负型（前角）刀片：负型（前角）刀片：对于外圆加工，金属切除率高和加工条件较差时应优先选择负型刀片。 第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计 可转位车刀的选用刀片形状的选择刀片形状的选择根据加工轮廓选择刀片形状一般外圆车削常用刀尖角为80凸三角形、四方形和80 菱形刀片；仿形加工常用55 、35 菱形和圆形刀片；在机床刚性、功率允许的条件下，大余量、粗加工应选择刀尖角较大的刀片，反之选择刀尖角较小

33、的刀片。第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计 可转位车刀的选用第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计 可转位车刀的选用思考题 刀具的主要角度有哪些？对切削加工有何影响？刀具的主要角度有哪些？对切削加工有何影响？前角前角、后角后角、主偏角主偏角、副偏角副偏角、刃倾角刃倾角第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计 可转位车刀的选用大负前角用于大负前角用于l切削硬材料 l需切削刃强度大，以适应断续切削、切削含黑皮表面层的加工条件 大正前角用于大正前角用于l切削软质材料l易切削材料l被加工材料及

34、机床刚性差时 前角前角对切削力、切屑排出、切削、刀具耐用度影响都很大前角的影响前角的影响l正前角大，切削刃锋利l前角每增加1，切削功率减少1l正前角大，刀刃强度下降；负前角过大，切削力增加刀具前角的作用刀具前角的作用车刀主要角度的选择车刀主要角度的选择第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计前角的合理选择 在刀具强度允许下，应尽可能取较大的前角。在刀具强度允许下，应尽可能取较大的前角。对成型刀具应采用较小的前角或零前角，以减少刀对成型刀具应采用较小的前角或零前角，以减少刀具刃磨后产生的误差。具体选择原则如下：具刃磨后产生的误差。具体选择原则如下： （1 1）工

35、件材料加工塑性材料时，为减小切削变）工件材料加工塑性材料时，为减小切削变形，降低切削力和切削温度，应选较大的前角；而形，降低切削力和切削温度，应选较大的前角；而加工脆性材料时，为增加刃口强度，应取较小的前加工脆性材料时，为增加刃口强度，应取较小的前角。工件的强度低、硬度低，应选较大的前角；反角。工件的强度低、硬度低，应选较大的前角；反之，应取较小的前角一。用硬质合金刀具切削特硬之，应取较小的前角一。用硬质合金刀具切削特硬材料或高强度钢时，应取负前角。材料或高强度钢时，应取负前角。 （2 2）刀具材料刀具材料的抗弯强度和冲击韧度）刀具材料刀具材料的抗弯强度和冲击韧度较高时，应取较大的前角。如高速

36、钢刀具的前角比较高时，应取较大的前角。如高速钢刀具的前角比硬质合金的前角约大硬质合金的前角约大5 51010陶瓷刀具的韧性差，陶瓷刀具的韧性差，其前角应更小多在其前角应更小多在1515 4 4范围范围) )；立方氮；立方氮化硼由于脆性更大，都采用负前角高速切削。化硼由于脆性更大，都采用负前角高速切削。第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计前角的合理选择 （3 3）加工性质粗加工，特别是断续切削时，）加工性质粗加工，特别是断续切削时，为提高切削刃的强度，应选择较小的前角。精加工为提高切削刃的强度，应选择较小的前角。精加工时，为使刀具锋利，提高表面加工质量，应选

37、择较时，为使刀具锋利，提高表面加工质量，应选择较大的前角。大的前角。 （4 4）机床功率和工艺系统刚度当机床功率不）机床功率和工艺系统刚度当机床功率不足或工艺系统的刚度较差时。应取较大的前角，以足或工艺系统的刚度较差时。应取较大的前角，以减小切削力和切削功率，减轻振动。减小切削力和切削功率，减轻振动。 （5 5）成型刀具和在数控机床、自动线上不宜频）成型刀具和在数控机床、自动线上不宜频繁更换的刀具为保证工作的稳定性（如不发生崩刃繁更换的刀具为保证工作的稳定性（如不发生崩刃等）和刀具耐用度，应选较小的前角或零度前角。等）和刀具耐用度，应选较小的前角或零度前角。 另外，前角的选择还与刀面形状及其他

38、几何参另外，前角的选择还与刀面形状及其他几何参数有关，尤其是和刃倾角有密切关系。带负倒棱的数有关，尤其是和刃倾角有密切关系。带负倒棱的刀具允许采用较大前角；大前角刀具常与负刃倾角刀具允许采用较大前角；大前角刀具常与负刃倾角匹配来保证切削刃强度和抗冲击能力。匹配来保证切削刃强度和抗冲击能力。第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计硬质合金车刀合理前角的参考数值工件工件材料材料合理前角合理前角工件工件材料材料合理前角合理前角粗车粗车精车精车粗车粗车精车精车低碳钢低碳钢5102530灰铸铁灰铸铁1015510中碳钢中碳钢10151520铜及合金铜及合金1015510

39、合金钢合金钢10151520铝及合金铝及合金30353540淬火钢淬火钢-15-5钛合金钛合金510奥氏体奥氏体不锈钢不锈钢15202025第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计后角的影响后角的影响l后角大，后刀面磨损小 l后角大，刀尖强度下降 小后角用于小后角用于l切削硬材料 l需切削刃强度高时大后角用于大后角用于l切削软材料 l切削易加工硬化的材料 车刀主要角度的选择车刀主要角度的选择刀具后角的作用刀具后角的作用可转位车刀的选用第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计后角的合理选择 实验证明，合理的后角主要取决于切削厚度

40、。实验证明，合理的后角主要取决于切削厚度。具体选择原则如下：具体选择原则如下： （1 1）工件材料工件的强度、硬度较高时，为）工件材料工件的强度、硬度较高时，为增加切削刃的强度，应选择较小的后角。工件材料增加切削刃的强度，应选择较小的后角。工件材料的塑性、韧性较大时，为减小刀具后刀面的摩擦，的塑性、韧性较大时，为减小刀具后刀面的摩擦，可取较大的后角。加工脆性材料时，切削力集中在可取较大的后角。加工脆性材料时，切削力集中在刃口附近，应取较小的后角。刃口附近，应取较小的后角。 （2 2）加工性质粗加工或断续切削时，为了强）加工性质粗加工或断续切削时，为了强化切削刃，应选择较小的后角（化切削刃，应选

41、择较小的后角（4 46）；精加）；精加工或连续切削时，刀具的磨损主要发生在刀具后刀工或连续切削时，刀具的磨损主要发生在刀具后刀面，应选择较大的后角（面，应选择较大的后角（ 812 ）。）。第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计后角的合理选择 (3) (3)工艺系统刚性当工艺系统刚性较差，易出现工艺系统刚性当工艺系统刚性较差，易出现振动时，应适当减小后角，以增强刀具对振动的阻振动时，应适当减小后角，以增强刀具对振动的阻尼作用；对于尺寸精度要求较高的精加工刀具，应尼作用；对于尺寸精度要求较高的精加工刀具，应选较小的后角，以减小刀具重磨后尺寸的变化。通选较小的后角

42、，以减小刀具重磨后尺寸的变化。通常，为了提高刀具耐用度，可加大后角，但为了降常，为了提高刀具耐用度，可加大后角，但为了降低重磨费用，对重磨刀具可适兴减小后角。低重磨费用，对重磨刀具可适兴减小后角。副后角的选择原则副后角的选择原则 副后角可减少副后面与己加工表面间的摩擦。为副后角可减少副后面与己加工表面间的摩擦。为了使制造、刃磨方便，一般车刀、刨刀等的副后角等了使制造、刃磨方便，一般车刀、刨刀等的副后角等于主后角。对特殊刀具，为了保证其强度，只能取较于主后角。对特殊刀具，为了保证其强度，只能取较小的副后角。例如切断刀、锯片刀等，副后角通常取小的副后角。例如切断刀、锯片刀等，副后角通常取（ 8 8

43、1212 ）第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计硬质合金车刀合理后角的参考数值工件工件材料材料合理前角合理前角工件工件材料材料合理前角合理前角粗车粗车精车精车粗车粗车精车精车低碳钢低碳钢8101012灰铸铁灰铸铁4668中碳钢中碳钢5768铜及合金铜及合金4668合金钢合金钢5768铝及合金铝及合金8101012淬火钢淬火钢810钛合金钛合金1015奥氏体奥氏体不锈钢不锈钢68810第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计主偏角的作用主偏角的作用主偏角的影响l 进给量相同时，余偏角大，刀片与切屑接触的长度增加，切削厚度变薄

44、，使切削力分散作用在长的刀刃上，刀具耐用度得以提高l 主偏角小，分力a也随之增加，加工细长轴时，易发生挠曲l 主偏角小，切屑处力性能变差l 主偏角小，切削厚度变薄，切削宽度增加，将使切屑难以碎断大主偏角用于l切深小的精加工 l切削细而长的工件 l机床刚性差时 小主偏角用于l工件硬度高，切削温度大时 l大直径零件的粗加工 l机床刚性高时 余偏角余偏角等于90减主偏主偏角角，其作用是缓和冲击力，对进给力，背向力，切削厚度都有影响可转位车刀的选用车刀主要角度的选择车刀主要角度的选择第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计主偏角及副偏角的功用（1 1）减小主偏角和副偏

45、角，可降低残）减小主偏角和副偏角，可降低残留面积高度，减小已加工表面的粗糙度值。留面积高度，减小已加工表面的粗糙度值。 （2 2）减小主偏角和副偏角，可提高刀）减小主偏角和副偏角，可提高刀尖强度尖强度. .改善散热条件改善散热条件. .提高刀具耐用度。提高刀具耐用度。 （3 3）减小主偏角和副偏角，均使径向）减小主偏角和副偏角，均使径向力增大，容易引起工艺系统的振动，加大工力增大，容易引起工艺系统的振动，加大工件的加工误差和表面粗糙度值件的加工误差和表面粗糙度值，第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计主偏角合理选择 在一般情况下，只要工艺系统刚度允许，主偏在

46、一般情况下，只要工艺系统刚度允许，主偏角应尽量选取较小的值。角应尽量选取较小的值。（1 1）粗加工和半精加工时，硬质合金车刀应选）粗加工和半精加工时，硬质合金车刀应选择较大的主偏角，有利于减小振动，提高刀具的耐择较大的主偏角，有利于减小振动，提高刀具的耐用度，易于断屑，例如效果显著的强力切削车刀的用度，易于断屑，例如效果显著的强力切削车刀的主偏角取主偏角取7575。（2 2）当工艺系统的刚度较好时，主偏角可取小）当工艺系统的刚度较好时，主偏角可取小值（值（30304545）；当工艺系统的刚度较差或强力）；当工艺系统的刚度较差或强力切削时，一般取（切削时，一般取（60607575）例如，车削细长

47、轴、）例如，车削细长轴、薄壁套简时，为减小背向力，取薄壁套简时，为减小背向力，取9090Kr93Kr93，以降低工艺系统的弹性变形和振动。以降低工艺系统的弹性变形和振动。第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计主偏角合理选择（3 3）在加工高强度、高硬度的工件，例如淬硬）在加工高强度、高硬度的工件，例如淬硬钢和冷硬铸铁时，主偏角应取钢和冷硬铸铁时，主偏角应取10103030，以增加，以增加刀头的强度、减少单位长度切削刃上的切削力和提刀头的强度、减少单位长度切削刃上的切削力和提高刀具的耐用度。高刀具的耐用度。 （4 4）选择主偏角还要视工件形状及加工条件而）选择

48、主偏角还要视工件形状及加工条件而定。例如，车削阶梯轴时，可选主偏角为定。例如，车削阶梯轴时，可选主偏角为9090的车的车刀；单件小批生产时，希望用一把车刀车削外圆、刀；单件小批生产时，希望用一把车刀车削外圆、端面和倒角等所有表面，可选通用性好的主偏角端面和倒角等所有表面，可选通用性好的主偏角4545或或9090车刀；需从工件中间切入的车刀或仿形车刀；需从工件中间切入的车刀或仿形加工的车刀，则应适当增加主偏角和副偏角。加工的车刀，则应适当增加主偏角和副偏角。第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计 副偏角的作用副偏角的作用副偏角副偏角具有减少已加工表面与刀具摩擦

49、的功能。一般为515副偏角的影响l 副偏角小，切削刃强度增加，但刀尖易发热l 副偏角小，背向力增加，切削时易产生振动 l 粗加工时副偏角宜小些 ；而精加工时副偏角则宜大些车刀主要角度的选择车刀主要角度的选择可转位车刀的选用第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计副偏角合理选择主要根据工件已加工表面粗糙度的要求和刀具强度来选择，主要根据工件已加工表面粗糙度的要求和刀具强度来选择，在不引起振动的情况下，尽量取小值。在不引起振动的情况下，尽量取小值。（1 1）一般刀具的副偏角，在不引起振动的情况下，可取）一般刀具的副偏角，在不引起振动的情况下，可取较小的值。例如，车

50、刀、刨刀均可取（较小的值。例如，车刀、刨刀均可取（5 51010）。）。 （2 2）精加工时。副偏角应取得更小些（）精加工时。副偏角应取得更小些（5 51010）；而）；而粗加工时，取粗加工时，取10101515 （3 3）当工艺系统的刚度较差或从工件中间切入时，可取）当工艺系统的刚度较差或从工件中间切入时，可取30304545。（4 4）在加工高强度、高硬度材料或断续加工时，应取较）在加工高强度、高硬度材料或断续加工时，应取较小的副偏角小的副偏角 （4 46 6），以提高刀尖强度，改善散热条件。），以提高刀尖强度，改善散热条件。 （5 5）切断刀、锯片刀和槽铣刀等刀具，为了保证刀头强）切断刀

51、、锯片刀和槽铣刀等刀具，为了保证刀头强度和重磨后刀头宽度变化较小，只能取很小的副偏角（度和重磨后刀头宽度变化较小，只能取很小的副偏角（1 12 2）。）。 （6 6）在精加工时，可在副切削刃上磨出一段副偏角为）在精加工时，可在副切削刃上磨出一段副偏角为0 0、长度为（长度为（1.21.21.51.5）f f（进给量）的修光刃，以减小己加工表（进给量）的修光刃，以减小己加工表面的粗糙度值。面的粗糙度值。第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计硬质合金车刀合理主、副偏角的参考数值加工情况加工情况参考值参考值主偏角主偏角副偏角副偏角粗车粗车工艺系统刚度好工艺系统刚度

52、好45、60 75 510工艺系统刚度差工艺系统刚度差65、75 901015车削细长轴、薄壁零件车削细长轴、薄壁零件90、93610精车精车工艺系统刚度好工艺系统刚度好4505工艺系统刚度差工艺系统刚度差60 75 05车削淬硬钢、冷硬铸铁车削淬硬钢、冷硬铸铁1030410从工件中间切入从工件中间切入45603045切断刀、切槽刀切断刀、切槽刀609012第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计 刃倾角的作用刃倾角的作用刃倾角的影响l刃倾角为负时，切屑流向工件；为正l时，反向排出l刃倾角为负时，切削刃强度增大，但切削背向力也增加，易产生振动刃倾角刃倾角是前刀

53、面倾斜的角度。重切削时，切削开始点的刀尖上要承受很大的冲击力，为防止刀尖受此力而发生脆性损伤，故需有刃倾角。推荐车削时为35；铣削时1015 车刀主要角度的选择车刀主要角度的选择可转位车刀的选用第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计刀尖圆弧半径的影响刀尖圆弧半径的影响l刀尖圆弧半径大，表面粗糙度下降l刀尖圆弧半径大，刀刃强度增加 l刀尖圆弧半径过大，切削力增加，易产生振动l刀尖圆弧半径大，刀具前、后面磨损减小 l刀尖圆弧半径过大，切屑处理性能恶化刀尖圆弧半径刀尖圆弧半径对刀尖的强度及加工表面粗糙度影响很大，一般适宜值选进给量的23倍刀尖圆弧小用于刀尖圆弧小用

54、于切深小的精加工细长轴加工机床刚性差时刀尖圆弧大用于刀尖圆弧大用于需要刀刃强度高的黑皮切削，断续切削大直径工件的粗加工 机床刚性好时刀尖圆弧半径的选择刀尖圆弧半径的选择可转位车刀的选用第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计切削范围代号断屑槽形状 特 点精加工精加工切削切削FH 精加工专用断屑槽 轻切削轻切削SH 适合用于小切深,大进给 大的前角刃口锋利 中切削中切削MV 适用于仿形向上切削加工 正角刀棱锋利 准重切准重切削削GH 大进给粗加工 断续、黑皮切削 两面均有断屑槽 断屑槽断屑槽的参数直接影响到切削的卷曲和折断，目前刀片的断屑槽形式较多，各种断屑槽刀

55、片的使用情况不尽相同，选用时一般参照选用时一般参照具体的产品样本具体的产品样本MITSUBISHI推荐的适用于加工钢材的断屑槽形可转位车刀的选用断屑槽型的选择断屑槽型的选择第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计四、加工工艺路线的确定1 1、工序的划分、工序的划分 数控车削加工，小批量生产时，一般按工序集中的原数控车削加工，小批量生产时，一般按工序集中的原则划分工序。大批量生产时，常按零件加工表面质量及粗、则划分工序。大批量生产时，常按零件加工表面质量及粗、精加工分开法划分工序。精加工分开法划分工序。（1 1）按加工表面质量划分工序）按加工表面质量划分工序对于

56、位置精度要求较高的表面应安排在一次装夹下完成，对于位置精度要求较高的表面应安排在一次装夹下完成，以免多次装夹产生安装误差。以免多次装夹产生安装误差。（2 2）按粗、精加工划分工序）按粗、精加工划分工序对毛坏余量较大、加工精度要求较高（标注有精度和粗糙对毛坏余量较大、加工精度要求较高（标注有精度和粗糙度要求）、易变形的工件，应将粗、精车加工分开，并划分为度要求）、易变形的工件，应将粗、精车加工分开，并划分为两道或更多的工序。两道或更多的工序。若粗加工后余量不均匀，则要安排半精加若粗加工后余量不均匀，则要安排半精加工工; ;若要求精度很高若要求精度很高, ,则还需要安排磨削。则还需要安排磨削。（3

57、 3）按内外交叉原则划分工序）按内外交叉原则划分工序对于内、外表面均需要加工的零件，安排加工顺序时，应对于内、外表面均需要加工的零件，安排加工顺序时，应先进行内、外表面粗加工，后进行内、外表面的精加工。切不先进行内、外表面粗加工，后进行内、外表面的精加工。切不可将零件上的一部分表面粗、精全部加工完毕后，再加工其他可将零件上的一部分表面粗、精全部加工完毕后，再加工其他表面。表面。第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计2 2、确定走刀路线、确定走刀路线 （1 1）最短的空行程走刀路线）最短的空行程走刀路线1 1）合理选择切削加工起点，使切入、切出路线最短。）合理

58、选择切削加工起点，使切入、切出路线最短。2 2）合理选择换刀点，以减少换刀时间。）合理选择换刀点，以减少换刀时间。3 3）在不发生加工干涉的前提下，空行程走刀宜尽量采用）在不发生加工干涉的前提下，空行程走刀宜尽量采用快速移动指令（快速移动指令（G00G00）。）。4 4）合理安排）合理安排“回零回零”路线。路线。（2 2）最短的切削走刀路线）最短的切削走刀路线 如图如图3.203.20所示，所示，经分析和判断后可知图经分析和判断后可知图3.20c3.20c）所示的矩）所示的矩形循环走刀路线的进给长度总和最短。形循环走刀路线的进给长度总和最短。因此，在同等条件下，因此，在同等条件下，其切削所需时

59、间（不含空行程）也最短，刀具的损耗也最少。其切削所需时间（不含空行程）也最短，刀具的损耗也最少。 a）沿工件轮廓走刀）沿工件轮廓走刀 b)”三角形三角形”走刀走刀 c）”矩形矩形”走刀走刀图图3.20粗车进给路线示例粗车进给路线示例 第三章数控加工工艺设计3.1数控车削加工工艺设计3.2数控铣削加工工艺设计（3 3）大余量毛坯的走刀路线）大余量毛坯的走刀路线 1 1）阶梯切削走刀路线采用阶梯切削法应尽可能多地去）阶梯切削走刀路线采用阶梯切削法应尽可能多地去除毛坯材料。在同样背吃刀量的条件下，图除毛坯材料。在同样背吃刀量的条件下，图3.21a3.21a余量不均匀余量不均匀, ,图图3.21b余量

60、均匀余量均匀, ,较好。较好。不用阶梯车削法，改用双向进刀法，依次从轴向和径向进不用阶梯车削法，改用双向进刀法，依次从轴向和径向进刀、并刀、并顺着工件毛坯轮廓进行走刀（如图顺着工件毛坯轮廓进行走刀（如图3.223.22所示），会更好所示），会更好。 图图3.21阶梯切削走刀路线图阶梯切削走刀路线图3.22双向进刀走刀路线双向进刀走刀路线 ap 1 （a） （b） 2 3 4 5 1 2 3 4 5 ap 阶梯切削后所留余量 阶梯切削后所留余量 双向进刀抑制 后所留余量 2 2）分层切削对于大余量的阶梯轴应分层进行粗加工。）分层切削对于大余量的阶梯轴应分层进行粗加工。（4 4）最后完工时切削走刀